Anordnung mit einem Multilevelstromrichter

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem

Multilevelstromrichter, der mindestens ein Phasenmodul aufweist, wobei das Phasenmodul eine Mehrzahl von Modulen aufweist, die jeweils einen ersten elektrischen

Modulanschluss und einen zweiten elektrischen Modulanschluss aufweisen. Weiterhin betrifft die Anmeldung ein Verfahren zum polaritätsabhängigen Begrenzen einer an einem derartigen Multilevelstromrichter auftretenden Spannung.

Beim Betrieb eines Multilevelstromrichters kann es

(beispielsweise aufgrund eines Fehlers oder eines singulären Ereignisses an einer mit dem Multilevelstromrichter

verbundenen Gleichstromübertragungsstrecke) zu temporären Schwingungen/Oszillationen der Gleichspannung kommen.

Aufgrund dieser Spannungsschwingungen kann es passieren, dass an den Gleichspannungsanschlüssen des Multilevelstromrichters hohe negative Spannungen auftreten. Solche hohen negativen Spannungen können insbesondere dann auftreten, wenn die

Gleichstromübertragungsstrecke verschiedene Leiterarten aufweist, beispielsweise wenn die Gleichstromübertragungs strecke teilweise aus einem Kabel und teilweise aus einer Freileitung besteht. Durch Reflektionen zwischen den

verschiedenen Leiterarten können dann besonders hohe negative Spannungen auftreten. Unter „negativer Spannung" wird hier eine Spannung verstanden, deren Polarität entgegengesetzt ist zu der Polarität der im Normalbetrieb an dem ersten

Gleichspannungsanschluss und dem zweiten Gleichspannungs anschluss des Multilevelstromrichters anliegenden Spannung („positiver Spannung") .

Zur Beherrschung solcher unerwünschter negativen Spannungen ist es denkbar, die Anzahl der Module des modularen

Multilevelstromrichters zu vergrößern, damit dieser die auftretenden Spannungen aufnehmen kann, ohne die einzelnen Module zu überlasten. Eine derartige Erhöhung der Anzahl der Module ist allerdings aufwendig und kostenintensiv.

Insbesondere könnten auch (mehr) bipolare Module wie

beispielsweise Vollbrückenmodule eingesetzt werden, was ebenfalls höhere Kosten zur Folge hätte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren anzugeben, mit denen die temporär auftretenden negativen Spannungen beherrscht werden können, ohne die

Anzahl der Module des Multilevelstromrichters vergrößern zu müssen .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine

Anordnung und ein Verfahren nach den unabhängigen

Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen der

Anordnung und des Verfahrens sind in den abhängigen

Patentansprüchen angegeben.

Offenbart wird eine Anordnung mit einem

Multilevelstromrichter, der mindestens ein Phasenmodul aufweist, wobei das Phasenmodul eine Mehrzahl von Modulen aufweist, die jeweils einen ersten elektrischen

Modulanschluss und einen zweiten elektrischen Modulanschluss aufweisen. Die Mehrzahl von Modulen weist Module ersten Typs auf, die an ihrem ersten elektrischen Modulanschluss und ihrem zweiten elektrischen Modulanschluss eine Spannung ausschließlich einer Polarität oder die Spannung Null auszugeben imstande sind. Die Mehrzahl von Modulen weist Module zweiten Typs auf, die an ihrem ersten elektrischen Modulanschluss und ihrem zweiten elektrischen Modulanschluss eine Spannung einer Polarität, eine Spannung

entgegengesetzter Polarität oder die Spannung Null auszugeben imstande sind. Die Anordnung weist weiterhin eine

Spannungsbegrenzungseinrichtung auf, die in Abhängigkeit von der Polarität einer über den Modulen zweiten Typs

auftretenden Spannung (GesamtSpannung) diese Spannung

begrenzt . Die Spannungsbegrenzungseinrichtung führt also eine

polaritätsabhängige Spannungsbegrenzung durch. Dabei ist vorteilhaft, dass die Spannungsbegrenzungseinrichtung die über den Modulen zweiten Typs auftretende Spannung in

Abhängigkeit von der Polarität dieser Spannung begrenzt. Die Polarität der über den Modulen zweiten Typs auftretenden Spannung ist dabei gleich der Polarität der zwischen einem ersten Gleichspannungsanschluss und einem zweiten

Gleichspannungsanschluss des Multilevelstromrichters

auftretenden Spannung. Mit dieser Spannungsbegrenzungs einrichtung kann also vorteilhafterweise nur die unerwünschte negative Spannung begrenzt werden, die im Normalbetrieb auftretende positive Spannung zwischen dem ersten und zweiten Gleichspannungsanschluss wird jedoch nicht begrenzt. Die Spannungsbegrenzungseinrichtung kann insbesondere die Module zweiten Typs überbrücken. Mit anderen Worten gesagt, kann die Spannungsbegrenzungseinrichtung parallel zu den Modulen zweiten Typs geschaltet sein.

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass

- das Phasenmodul einen Wechselspannungsanschluss, einen ersten Gleichspannungsanschluss und einen zweiten

Gleichspannungsanschluss aufweist. Der Multilevelstromrichter ist dann insbesondere ein Wechselrichter oder ein

Gleichrichter .

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass

- die Module zweiten Typs benachbart zu dem

Wechselspannungsanschluss des Phasenmoduls angeordnet sind, und die Module ersten Typs benachbart zu dem ersten und/oder dem zweiten Gleichspannungsanschluss des Phasenmoduls angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine zu dem

Wechselspannungsanschluss benachbarte Reihenschaltung von Modulen zweiten Typs.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass - die Module jeweils mindestens ein erstes elektronisches Schaltelement, ein zweites elektronisches Schaltelement und einen elektrischen Energiespeicher aufweisen.

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass

- die Module ersten Typs jeweils das erste elektronische Schaltelement und das zweite elektronische Schaltelement in einer Halbbrückenschaltung aufweisen.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass

- die Module ersten Typs in Parallelschaltung zu dem zweiten elektronischen Schaltelement ein zusätzliches

Halbleiterventil aufweisen, insbesondere eine Diode, ein Thyristor, ein IGCT oder ein GTO.

Dieses zusätzliche Halbleiterventil ist insbesondere zwischen den ersten elektrischen Modulanschluss und den zweiten elektrischen Modulanschluss geschaltet. Das zusätzliche

Halbleiterventil ist insbesondere gleichsinnig und parallel zu einer Diode geschaltet, welche antiparallel zu dem zweiten elektronischen Schaltelement geschaltet ist. Das zusätzliche Halbleiterventil dient zur Entlastung der antiparallel zu dem zweiten elektronischen Schaltelement geschalteten Diode.

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass

- die Module zweiten Typs jeweils das erste elektronische Schaltelement, das zweite elektronische Schaltelement, ein drittes elektronisches Schaltelement und ein viertes

elektronisches Schaltelement in einer Vollbrückenschaltung aufweisen .

Die Spannungsbegrenzungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass diese nur eine über den Modulen zweiten Typs auftretende Spannung einer Polarität begrenzt, und

insbesondere eine über den Modulen zweiten Typs auftretende Spannung der entgegengesetzten Polarität im Wesentlichen unverändert lässt. Die Spannungsbegrenzungseinrichtung begrenzt dann also ausschließlich über den Modulen zweiten Typs auftretende Spannungen einer Polarität, und lässt insbesondere über den Modulen zweiten Typs auftretende

Spannungen der entgegengesetzten Polarität im Wesentlichen unverändert .

Damit begrenzt die Spannungsbegrenzungseinrichtung also auch ausschließlich zwischen dem ersten Gleichspannungsanschluss und dem zweiten Gleichspannungsanschluss auftretende

Spannungen einer Polarität, und lässt insbesondere zwischen dem ersten Gleichspannungsanschluss und dem zweiten

Gleichspannungsanschluss auftretende Spannungen der

entgegengesetzten Polarität im Wesentlichen unverändert. Die „Spannung einer Polarität" ist also die unerwünschte negative Spannung; die „Spannung entgegengesetzter Polarität" ist die im Normalbetrieb des Stromrichters auftretende (erwünschte) positive Spannung.

Die Spannungsbegrenzungseinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass nur bei Auftreten der Spannung der einen Polarität über den Modulen zweiten Typs ein Strom durch die

Spannungsbegrenzungseinrichtung fließt (und dadurch die

Spannung der einen Polarität begrenzt) .

Die Spannungsbegrenzungseinrichtung kann also so ausgestaltet sein, dass nur dann ein Strom durch die Spannungsbegrenzungs einrichtung fließt (und dadurch die Spannung der einen

Polarität begrenzt) , wenn die Spannung der einen Polarität zwischen dem ersten Gleichspannungsanschluss und dem zweiten Gleichspannungsanschluss auftritt. Durch den Strom, der durch die Spannungsbegrenzungseinrichtung fließt, wird die Spannung der einen Polarität belastet oder (ganz oder teilweise) kurzgeschlossen und dadurch begrenzt.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die

Spannungsbegrenzungseinrichtung mindestens ein

Halbleiterventil, insbesondere eine Reihenschaltung von

Halbleiterventilen, aufweist. Durch das Halbleiterventil wird die Polaritätsabhängigkeit der Spannungsbegrenzung

realisiert. Dabei kann das Halbleiterventil ein ungesteuertes Halbleiterventil (zum Beispiel eine Diode) oder ein einschaltbares Halbleiterventil (zum Beispiel ein Thyristor oder ein Transistor) sein.

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die

Reihenschaltung mindestens 50 Halbleiterventile aufweist. Mittels dieser vergleichsweise großen Anzahl an

Halbleiterventilen lässt sich vorteilhafterweise eine hohe Sperrspannung realisieren, damit die (erwünschte) Spannung der entgegengesetzten Polarität im Wesentlichen unverändert bleibt .

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass das

Halbleiterventil eine Diode, ein Thyristor oder ein

Transistor ist. Insbesondere kann die Diode eine

Leistungsdiode sein (zum Beispiel eine als Scheibenzelle ausgestaltete Diode) ; der Thyristor kann ein Leistungs thyristor sein (zum Beispiel ein als Scheibenzelle

ausgestalteter Thyristor) . Das Halbleiterventil kann

beispielsweise als ein integrated gate-commutated thyristor (IGCT), ein gate turn-off thyristor (GTO-Thyristor), ein insulated-gate bipolar transistor (IGBT) oder als ein metal- oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET)

ausgestaltet sein.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass in Reihe zu dem mindestens einen Halbleiterventil ein elektrischer Widerstand geschaltet ist. Durch den elektrischen Widerstand kann vorteilhafterweise der durch die Spannungsbegrenzungs einrichtung fließende Strom begrenzt werden. Außerdem kann an dem elektrischen Widerstand (im Fehlerfall) die in der

Gleichstromübertragungsstrecke gespeicherte elektrische

Energie in Wärme umgesetzt werden.

Die Anordnung kann dabei so ausgestaltet sein, dass der elektrische Widerstand ein Varistor (spannungsabhängiger Widerstand) ist, insbesondere ein Metalloxid-Varistor. Als Varistor kann beispielsweise ein Überspannungsableiter verwendet werden. Mittels eines solchen Überspannungs- ableiters kann durch entsprechende Wahl der

Ansprechspannung/Schwellenspannung erreicht werden, dass die Spannungsbegrenzung erst ab einer bestimmten Größe der

(unerwünschten) Spannung der einen Polarität einsetzt.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass der erste Gleichspannungsanschluss und der zweite

Gleichspannungsanschluss mit einer Gleichstrom

übertragungsstrecke, insbesondere einer Hochspannungs- Gleichstromübertragungsstrecke, verbunden ist, wobei die Gleichstromübertragungsstrecke zwei verschiedene Leiterarten aufweist, welche sich bezüglich ihrer längenbezogenen elektrischen Kapazität unterscheiden („gemischte

Gleichstromübertragungsstrecke") . Bei derartigen

Gleichstromübertragungsstrecken kann die Spannungs

begrenzungseinrichtung mit besonderem Vorteil eingesetzt werden, weil bei zwei verschiedenen Leiterarten besonders hohe unerwünschte negative Spannungen an den

Gleichspannungsanschlüssen des Multilevelstromrichters auftreten können.

Die Anordnung kann dabei so ausgestaltet sein, dass die verschiedenen Leiterarten eine Freileitung, ein Kabel und/oder eine gasisolierte Leitung sind. Das Kabel kann insbesondere ein Hochspannungskabel sein. Dabei hat

beispielsweise ein Kabel eine höhere längenbezogene

elektrische Kapazität als eine Freileitung. Als ein weiteres Beispiel hat eine gasisolierte Leitung eine höhere

längenbezogene elektrische Kapazität als eine Freileitung.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass das Kabel ein kunststoffisoliertes Kabel, ein ölisoliertes Kabel oder ein masseisoliertes Kabel (mass-impregnated cable) ist.

Insbesondere kann die Gleichstromübertragungsstrecke eine Freileitung und ein Kabel (insbesondere ein kunststoff isoliertes Kabel, ein ölisoliertes Kabel oder ein

masseisoliertes Kabel) aufweisen. Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass das

Phasenmodul Module ersten Typs und Module zweiten Typs aufweist, von denen zumindest einige Module elektrisch in Reihe geschaltet sind.

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass der

Multilevelstromrichter 2 oder 3 Phasenmodule aufweist. Diese Phasenmodule können an ihrem ersten Gleichspannungsanschluss und zweiten Gleichspannungsanschluss parallelgeschaltet sein. Damit kann der Multilevelstromrichter auch in zweiphasigen oder dreiphasigen Stromnetzen eingesetzt werden. Dabei kann insbesondere die Spannungsbegrenzungseinrichtung (also eine einzige Spannungsbegrenzungseinrichtung) zwischen den

Phasenmodulen umschaltbar sein. Alternativ kann mindestens einem der Phasenmodule jeweils eine eigene

Spannungsbegrenzungseinrichtung (fest) zugeordnet sein. Es können also ein Phasenmodul, zwei Phasenmodule oder alle drei Phasenmodule jeweils eine (eigene) Spannungsbegrenzungs einrichtung aufweisen bzw. zugeordnet sein.

Die Anordnung kann so ausgestaltet sein, dass die

Spannungsbegrenzungseinrichtung eine erste Reihenschaltung aus dem mindestens einen Halbleiterventil (bzw. den

Halbleiterventilen) und dem elektrischen Widerstand und eine zweite Reihenschaltung aus mindestens einem weiteren

Halbleiterventil (bzw. weiteren Halbleiterventilen) und einem weiteren elektrischen Widerstand aufweist. Der Verbindungs punkt (Mitten-Verbindungspunkt ) / die Verbindungsstelle zwischen der ersten Reihenschaltung und der zweiten

Reihenschaltung ist geerdet. Der diesem Verbindungspunkt (Mitten-Verbindungspunkt) gegenüberliegenden Anschluss der ersten Reihenschaltung ist mit einem ersten Verbindungspunkt zwischen den Modulen ersten Typs und den Modulen zweiten Typs (in dem einen Phasenmodulzweig des Phasenmoduls) elektrisch verbunden; der dem Verbindungspunkt (Mitten-Verbindungspunkt) gegenüberliegenden Anschluss der zweiten Reihenschaltung ist mit einem zweiten Verbindungspunkt zwischen den Modulen ersten Typs und den Modulen zweiten Typs (in dem anderen Phasenmodulzweig des Phasenmoduls) elektrisch verbunden. Die Halbleiterventile und die Widerstände können so ausgestaltet sein wie oben und in den Ausführungsbeispielen angegeben. Diese Anordnung kann insbesondere bei einer Symmetrischer- Monopol-Konfiguration einer Hochspannungs-Gleichstrom

übertragungsanlage eingesetzt werden.

Offenbart wird weiterhin eine Hochspannungs-Gleichstrom übertragungsanlage mit einer Anordnung nach einer der

vorstehend beschriebenen Varianten.

Offenbart wird weiterhin ein Verfahren zum

polaritätsabhängigen Begrenzen einer Spannung bei einem

Multilevelstromrichter, der mindestens ein Phasenmodul aufweist ,

- wobei das Phasenmodul eine Mehrzahl von Modulen (1_1 ... 2_n) aufweist, die jeweils einen ersten elektrischen

Modulanschluss und einen zweiten elektrischen Modulanschluss aufweisen,

- die Mehrzahl von Modulen Module ersten Typs aufweist, die an ihrem ersten elektrischen Modulanschluss und ihrem zweiten elektrischen Modulanschluss eine Spannung ausschließlich einer Polarität oder die Spannung Null auszugeben imstande sind,

-die Mehrzahl von Modulen Module zweiten Typs aufweist, die an ihrem ersten elektrischen Modulanschluss und ihrem zweiten elektrischen Modulanschluss eine Spannung einer Polarität, eine Spannung entgegengesetzter Polarität oder die Spannung Null auszugeben imstande sind, wobei bei dem Verfahren

- mit einer Spannungsbegrenzungseinrichtung nur eine über den Modulen zweiten Typs auftretende Spannung einer Polarität begrenzt wird und insbesondere eine über den Modulen zweiten Typs auftretende Spannung der entgegengesetzten Polarität im Wesentlichen unverändert gelassen wird.

Insbesondere wird (durch die Spannungsbegrenzungseinrichtung) auch eine über den Modulen ersten Typs auftretende Spannung im Wesentlichen unverändert gelassen. Die Spannungs

begrenzungseinrichtung kann die Module zweiten Typs überbrücken. Mit anderen Worten gesagt, kann die Spannungsbegrenzungseinrichtung parallel zu den Modulen zweiten Typs geschaltet sein. Das Phasenmodul kann einen Wechselspannungsanschluss, einen ersten

Gleichspannungsanschluss und einen zweiten

Gleichspannungsanschluss aufweisen. Zumindest einige Module der Mehrzahl von Modulen können elektrisch in Reihe

geschaltet sein.

Das Verfahren kann so ausgestaltet sein, dass

- nur bei Auftreten der Spannung der einen Polarität über den Modulen zweiten Typs ein Strom durch die

Spannungsbegrenzungseinrichtung fließt und dadurch die

Spannung der einen Polarität begrenzt wird.

Dieses Verfahren ist dann also so ausgestaltet sein, dass nur bei Auftreten der Spannung der einen Polarität zwischen dem ersten Gleichspannungsanschluss und dem zweiten

Gleichspannungsanschluss ein Strom durch die

Spannungsbegrenzungseinrichtung fließt und dadurch die

Spannung der einen Polarität begrenzt wird.

Das Verfahren kann so ablaufen, dass

- die Module ersten Typs jeweils ein erstes elektronische Schaltelement und ein zweites elektronische Schaltelement in einer Halbbrückenschaltung aufweisen, wobei in

Parallelschaltung zu dem zweiten elektronischen Schaltelement ein zusätzliches Halbleiterventil angeordnet ist und

- nur bei Auftreten der Spannung der einen Polarität über den Modulen zweiten Typs ein Teil des durch die Module ersten Typs fließenden Stroms durch das zusätzliche Halbleiterventil fließen wird bzw. geleitet wird. Insbesondere kann dann der überwiegende Teil des durch die Module ersten Typs fließenden Stroms durch das zusätzliche Halbleiterventil geleitet werden .

Die beschriebene Anordnung und das beschriebene Verfahren weisen gleiche bzw. gleichartige Vorteile auf. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von

Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen verweisen dabei auf gleiche oder gleichwirkende Elemente.

Dazu ist in

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines

Multilevelstromrichters mit einer

Spannungsbegrenzungseinrichtung, in den

Figuren 2 und 3

weitere Ausführungsbeispiele eines

Multilevelstromrichters mit einer

Spannungsbegrenzungseinrichtung, in

Figur 4 ein Ausführungsbeispiel einer Hochspannungs-

Gleichstrom-Übertragungsanlage mit einem derartigen Multilevelstromrichter, in

Figur 5 ein Ausführungsbeispiel eines Moduls ersten Typs des Multilevelstromrichters in Form eines Halbbrückenmoduls, in

Figur 6 ein Ausführungsbeispiel eines Moduls zweiten Typs des Multilevelstromrichters in Form eines Vollbrückenmoduls und in

Figur 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines

Multilevelstromrichters mit einer

Spannungsbegrenzungseinrichtung dargestellt .

In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung 1 mit einem Stromrichter 3 in Form eines modularen

Multilevelstromrichters 3 dargestellt. Dieser

Multilevelstromrichter 3 weist einen ersten

Wechselspannungsanschluss 5, einen zweiten

Wechselspannungsanschluss 7 und einen dritten Wechselspannungsanschluss 9 auf. Der erste

Wechselspannungsanschluss 5 ist elektrisch mit einem ersten Phasenmodulzweig 11 und einem zweiten Phasenmodulzweig 13 verbunden. Der erste Phasenmodulzweig 11 und der zweite

Phasenmodulzweig 13 bilden ein erstes Phasenmodul 15 des Stromrichters 3. Das dem ersten Wechselspannungsanschluss 5 abgewandte Ende des ersten Phasenmodulzweigs 11 ist mit einem ersten Gleichspannungsanschluss 16 elektrisch verbunden; das dem ersten Wechselspannungsanschluss 5 abgewandte Ende des zweiten Phasenmodulzweigs 13 ist mit einem zweiten

Gleichspannungsanschluss 17 elektrisch verbunden. Der erste Gleichspannungsanschluss 16 ist ein positiver

Gleichspannungsanschluss; der zweite Gleichspannungsanschluss 17 ist ein negativer Gleichspannungsanschluss.

Der zweite Wechselspannungsanschluss 7 ist mit einem Ende eines dritten Phasenmodulzweigs 18 und mit einem Ende eines vierten Phasenmodulzweigs 21 elektrisch verbunden. Der dritte Phasenmodulzweig 18 und der vierte Phasenmodulzweig 21 bilden ein zweites Phasenmodul 24. Der dritte Wechselspannungs anschluss 9 ist mit einem Ende eines fünften

Phasenmodulzweigs 27 und mit einem Ende eines sechsten

Phasenmodulzweigs 29 elektrisch verbunden. Der fünfte

Phasenmodulzweig 27 und der sechste Phasenmodulzweig 29 bilden ein drittes Phasenmodul 31.

Das dem zweiten Wechselspannungsanschluss 7 abgewandte Ende des dritten Phasenmodulzweigs 18 und das dem dritten

Wechselspannungsanschluss 9 abgewandte Ende des fünften

Phasenmodulzweigs 27 sind mit dem ersten Gleichspannungs anschluss 16 elektrisch verbunden. Das dem zweiten

Wechselspannungsanschluss 7 abgewandte Ende des vierten

Phasenmodulzweigs 21 und das dem dritten

Wechselspannungsanschluss 9 abgewandte Ende des sechsten Phasenmodulzweigs 29 sind mit dem zweiten

Gleichspannungsanschluss 17 elektrisch verbunden. Der erste Phasenmodulzweig 11, der dritte Phasenmodulzweig 18 und der fünfte Phasenmodulzweig 27 bilden ein positivseitiges Stromrichterteil 32; der zweite Phasenmodulzweig 13, der vierte Phasenmodulzweig 21 und der sechste Phasenmodulzweig 29 bilden ein negativseitiges Stromrichterteil 33.

Jeder Phasenmodulzweig weist eine Mehrzahl von Modulen (1_1, 1_2, 1_3, 1_4 ... l_m; 2_1 ... 2_m; usw.) auf, welche (mittels ihrer Modulanschlüsse) elektrisch in Reihe geschaltet sind. Solche Module werden auch als Submodule bezeichnet. Im

Ausführungsbeispiel der Figur 1 weist jeder Phasenmodulzweig m Module auf. Die Anzahl der mittels ihrer Modulanschlüsse elektrisch in Reihe geschalteten Module kann sehr verschieden sein, mindestens sind drei Module in Reihe geschaltet, es können aber auch beispielsweise 50, 100 oder mehr Module elektrisch in Reihe geschaltet sein. Im Ausführungsbeispiel ist m = 36: der erste Phasenmodulzweig 11 weist also 36 Module 1_1, 1_2, 1_3, ... 1_36 auf. Die anderen

Phasenmodulzweige 13, 18, 21, 27 und 29 sind gleichartig aufgebaut .

Jeder Phasenmodulzweig 11, 13, 18, 21, 27, 29 weist Module ersten Typs und Module zweiten Typs auf. Module ersten Typs sind Module, die zwischen ihrem ersten elektrischen

Modulanschluss und ihrem zweiten elektrischen Modulanschluss eine Spannung ausschließlich einer Polarität oder die

Spannung Null ausgeben können (abhängig von der Ansteuerung der Module) . Module ersten Typs sind beispielsweise

sogenannte Halbbrückenmodule, wie sie in Figur 5 dargestellt sind .

Module zweiten Typs sind Module, die zwischen ihrem ersten elektrischen Modulanschluss und ihrem zweiten elektrischen Modulanschluss eine Spannung einer Polarität, eine Spannung entgegengesetzter Polarität oder die Spannung Null ausgeben können (abhängig von der Ansteuerung der Module) . Module zweiten Typs sind beispielsweise sogenannte

Vollbrückenmodule, wie sie in Figur 6 dargestellt sind. Jedes Phasenmodul 15, 24, 31 weist Module ersten Typs 500 und Module zweiten Typs 600 auf; jedes Phasenmodul weist also eine Mehrzahl von Modulen auf. Zumindest einige Module ersten Typs und zweiten Typs sind elektrisch in Reihe geschaltet. Zumindest einige Module der Mehrzahl von Modulen sind also elektrisch in Reihe geschaltet. Jeder Phasenmodulzweig 11,

13, 18, 21, 27, 29 weist n Module zweiten Typs auf (Module 1_1 ... l_n; 2_1 ... 2_n usw.) . Weiterhin weist jeder

Phasenmodulzweig 11, 13, 18, 21, 27, 29 (m-n) Module ersten Typs auf (Module l_n+l ... l_m; 2_n+l ... 2_m usw.) . Die Module zweiten Typs sind benachbart zu dem Wechselspannungsanschluss des Phasenmoduls angeordnet. Die Module ersten Typs sind benachbart zu dem ersten und/oder dem zweiten

Gleichspannungsanschluss des Phasenmoduls angeordnet. Die Module zweiten Typs bilden in jedem Phasenmodul jeweils eine (mittige) elektrische Reihenschaltung (am Wechselspannungs anschluss) ; die Module ersten Typs bilden in jedem

Phasenmodul jeweils zwei elektrische Reihenschaltungen (eine erste elektrische Reihenschaltung am ersten

Gleichspannungsanschluss und eine zweite elektrische

Reihenschaltung am zweiten Gleichspannungsanschluss) .

Insbesondere können in den Phasenmodulen Induktivitäten

(Drosselspulen) angeordnet sein, beispielsweise an den

Wechselspannungsanschlüssen oder an den

GleichspannungsanSchlüssen .

Im linken Bereich der Figur 1 ist schematisch eine

Steuereinrichtung 35 für die Module 1_1 bis 6_m dargestellt. Von dieser zentralen Steuereinrichtung 35 werden optische Nachrichten bzw. optische Signale über eine optische

Kommunikationsverbindung 37 (zum Beispiel über einen

Lichtwellenleiter) zu den einzelnen Modulen übertragen. Die Nachrichtenübertragung zwischen der Steuereinrichtung und einem Modul ist jeweils symbolhaft durch eine Linie 37 dargestellt; die Richtung der Nachrichtenübertragung ist durch die Pfeilspitzen an den Linien 37 symbolisiert. Dies ist am Beispiel der Module 1_1, l_(n+l) und 4_2 dargestellt; zu den anderen Modulen werden auf die gleiche Art und Weise Nachrichten gesendet beziehungsweise von diesen Modulen

Nachrichten empfangen. Beispielsweise sendet die

Steuereinrichtung 35 an die einzelnen Module jeweils einen Sollwert für den Schaltzustand der elektronischen

Schaltelemente .

Eine Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 ist elektrisch mit einem der Phasenmodule 15, 24 oder 31 verbunden. Im

Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist die Spannungsbegrenzungs einrichtung 50 mit dem dritten Phasenmodul 31 elektrisch verbunden. Die Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 überbrückt die Module zweiten Typs des dritten Phasenmoduls 31. Mit anderen Worten gesagt, ist die Spannungsbegrenzungs

einrichtung 50 parallel zu den Modulen zweiten Typs

geschaltet .

Die Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 weist einen ersten Anschluss 53 und einen zweiten Anschluss 56 auf. Der erste Anschluss 53 der Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 ist elektrisch verbunden mit einem Verbindungspunkt 59 (erster Verbindungspunkt 59) zwischen den Modulen ersten Typs und den Modulen zweiten Typs des einen Phasenmodulzweigs 27 des Phasenmoduls 31. Der zweite Anschluss 56 der Spannungs begrenzungseinrichtung 50 ist elektrisch verbunden mit einem Verbindungspunkt 62 (zweiter Verbindungspunkt 62) zwischen den Modulen ersten Typs und den Modulen zweiten Typs des anderen Phasenmodulzweigs 29 des Phasenmoduls 31. Die

Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 überbrückt also die Module zweiten Typs des dritten Phasenmoduls 31.

Die Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 ist im

Ausführungsbeispiel zwischen den ersten Verbindungspunkt 59 und den zweiten Verbindungspunkt 62 geschaltet. Diese

Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 verbindet den ersten

Verbindungspunkt 59 und den zweiten Verbindungspunkt 62.

Damit ist die Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 zwischen den ersten Gleichspannungsanschluss 16 und den zweiten

Gleichspannungsanschluss 17 geschaltet. Die Spannungs- begrenzungseinrichtung 50 begrenzt also die Spannung der einen Polarität zwischen dem ersten Verbindungspunkt 59 und dem zweiten Verbindungspunkt 62. Damit begrenzt die

Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 auch die Spannung der einen Polarität zwischen dem ersten Gleichspannungsanschluss 16 und dem zweiten Gleichspannungsanschluss 17.

Die Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 weist

Halbleiterventile 65_1, 65_2, 65_3 usw. bis 65_p auf, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Prinzipiell würde die Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 auch bereits mit einem einzigen Halbleiterventil 65_1 funktionieren. Die

Halbleiterventile 65_1, 65_2, 65_3 ... 65_p bilden ein Gesamt- Halbleiterventil 65 mit einer höheren Sperrspannung als die einzelnen Halbleiterventile.

Im Ausführungsbeispiel beträgt p = 50, es sind also 50

Halbleiterventile elektrisch in Reihe geschaltet. In anderen Ausführungsbeispielen können aber durchaus größere Anzahlen von Halbleiterventilen elektrisch in Reihe geschaltet sein, beispielsweise 100 oder 200. Falls nur eine geringe

Sperrspannung benötigt wird, kann auch eine geringere Anzahl an Halbleiterventilen ausreichend sein.

Die Halbleiterventile 65_1, 65_2, 65_3 ... 65_p sind im

Ausführungsbeispiel als Dioden 65_1, 65_2, 65_3 ... 65_p ausgestaltet. Konkret sind im Ausführungsbeispiel der Figur 1 p Dioden elektrisch in Reihe geschaltet und bilden das

Gesamt-Halbleiterventil 65.

Die Halbleiterventile 65_1, 65_2, 65_3 ... 65_p bilden eine elektrische Reihenschaltung mit einem elektrischen Widerstand 68. Bei dem Widerstand 68 kann es sich um einen linearen (ohmschen) Widerstand handeln. Der Widerstand 68 kann aber auch ein Varistor (spannungsabhängiger Widerstand) sein, insbesondere ein Metalloxid-Varistor. Der Widerstand 68 kann insbesondere ein Überspannungsableiter sein. Durch den

Überspannungsableiter 68 wird erreicht, dass die Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 erst ab einer bestimmten Größe der unerwünschten negativen Spannung wirksam wird.

Außerdem kann in dem Widerstand 68 bzw. dem Varistor 68 überschüssige elektrische Energie in Wärme umgesetzt werden.

Bei normalen Betriebsverhältnissen/Normalbetrieb liegt zwischen dem ersten Gleichspannungsanschluss 16 und dem zweiten Gleichspannungsanschluss 17 eine positive Spannung Udc an (das heißt, das elektrische Potenzial am ersten

Gleichspannungsanschluss 16 ist größer als das elektrische Potenzial am zweiten Gleichspannungsanschluss 17).

Dann liegt auch zwischen dem ersten Verbindungspunkt 59 und dem zweiten Verbindungspunkt 62 eine positive Spannung UVB an (das heißt, das elektrische Potenzial am ersten

Verbindungspunkt 59 ist größer als das elektrische Potenzial am zweiten Verbindungspunkt 62) . Dann fließt aufgrund der Ventilwirkung der Halbleiterventile 65_1 ... 65_p kein

elektrischer Strom durch die Spannungsbegrenzungseinrichtung 50. Dadurch wird bei Normalbetrieb die an den

Gleichspannungsanschlüssen 16, 17 anliegende (positive)

Gleichspannung Udc nicht verändert.

Wenn jedoch beispielsweise in einer an die

Gleichspannungsanschlüsse 16, 17 angeschlossenen

Gleichstromübertragungsstrecke ein singuläres Ereignis oder ein Fehler auftritt, dann kann es dazu kommen, dass zwischen dem ersten Gleichspannungsanschluss 16 und dem zweiten

Gleichspannungsanschluss 17 eine Spannung U umgekehrter

Polarität auftritt (negative Spannung) . Derartige negative Spannungen können beispielsweise aufgrund von unerwünschten Schwingungen in der Gleichstromübertragungsstrecke auftreten. In diesem Fall ist das elektrische Potenzial am ersten

Gleichspannungsanschluss 16 zumindest zeitweise kleiner als das elektrische Potenzial am zweiten Gleichspannungsanschluss 17. Dann ist auch das elektrische Potenzial am ersten

Verbindungspunkt 59 zumindest zeitweise kleiner als das elektrische Potenzial am zweiten Verbindungspunkt 62. Dann fließt ein Strom I von dem zweiten Gleichspannungs anschluss 17 über den zweiten Verbindungspunkt 62 durch den Widerstand 68 und die Halbleiterventile 65_1 ... 65_p zu dem ersten Verbindungspunkt 59 und dann zu dem ersten

Gleichspannungsanschluss 16. Dadurch wird die unerwünschte negative Spannung U zwischen den beiden Gleichspannungs anschlüssen 16 und 17 mit einer Last versehen und dadurch begrenzt /gedämpft . Im Extremfall wird die unerwünschte negative Spannung U kurzgeschlossen. Wenn der Widerstand 68 ein Überspannungsableiter ist, dann fließt der Strom I erst dann durch die Spannungsbegrenzungseinrichtung 50, wenn die negative Spannung so groß ist, dass die Ansprechspannung des Überspannungsableiters überschritten wird.

Abhängig von der maximalen Stromänderungsgeschwindigkeit des durch die Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 fließenden Stroms I kann es gegebenenfalls vorteilhaft sein, schnelle Dioden (z.B. IGCT-Dioden) einzusetzen. Die Halbleiterventile können insbesondere anhand ihres i ² t-Wertes ausgewählt werden .

In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer

Anordnung 200 dargestellt. Diese Anordnung 200 unterscheidet sich von der Anordnung 1 der Figur 1 lediglich dadurch, dass die Halbleiterventile als Thyristoren 265_1 ... 265_p

ausgestaltet sind. Bei Auftreten einer unerwünschten

negativen Spannung werden diese Thyristoren 265_1 ... 265_p mittels einer (nicht dargestellten) Ansteuerschaltung im Wesentlichen gleichzeitig angesteuert, so dass diese dann einen leitenden Zustand einnehmen und einen Stromfluss I von dem zweiten Verbindungspunkt 62 zu dem ersten

Verbindungspunkt 59 (und damit von dem zweiten

Gleichspannungsanschluss 17 zu dem ersten Gleichspannungs anschluss 16) ermöglichen. Die Thyristoren können dabei eine parallelgeschaltete Schutzbeschaltung mit einem RC-Glied aufweisen. Auch die in Figur 1 dargestellten Dioden können eine derartige Schutzbeschaltung aufweisen. Anstelle der Thyristoren können auch andere einschaltbare

Halbleiterventile verwendet werden, beispielsweise

Transistoren .

In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer

Anordnung 300 dargestellt. Diese Anordnung 300 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der Figur 1 lediglich dadurch, dass der Widerstand 68 entfällt. Die Spannungsbegrenzungs einrichtung 50 weist also lediglich die Halbleiterventile 65_1 ... 65_p auf. In diesem Fall wird die unerwünschte

negative Spannung auf die Summe der Durchlassspannungen der Halbleiterventile 65_1 ... 65_p begrenzt. Der durch die

Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 fließende Strom I wird nicht durch den Widerstand 68 begrenzt, so dass die

Halbleiterventile 65_1 ... 65_p ausreichend robust

dimensioniert sein müssen. Auch bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 kann der Widerstand bzw. Überspannungsableiter 68 weggelassen werden.

In Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragungsanlage 400 dargestellt. Diese

Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage 400 weist eine Anordnung 1 mit einem Multilevelstromrichter 3 und einer Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 gemäß Figur 1 sowie eine Gleichstromübertragungsstrecke 405 auf. Die Gleichstrom übertragungsstrecke 405 weist im Ausführungsbeispiel der Figur 4 zwei verschiedene Leiterarten auf: ein erster Teil 410 der Gleichstromübertragungsstrecke 405 ist als

Freileitung 410 (erste Leiterart 410) ausgestaltet; ein zweiter Teil 412 der Gleichstromübertragungsstrecke 405 ist als ein Kabel 412 ausgestaltet (zweite Leiterart 412), insbesondere als ein kunstStoffisoliertes Kabel 412. Das Kabel 412 kann auch ein anderes Kabel sein, insbesondere ein ölisoliertes Kabel oder ein masseisoliertes Kabel. An dem der Anordnung 1 abgewandten Ende der Gleichstromübertragungs strecke 405 kann eine weitere Anordnung 1' mit einem weiteren Multilevelstromrichter 3 und einer optionalen weiteren

Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 angeordnet sein. Die beiden Anordnungen 1 und 1 ' (und damit die beiden

Stromrichter 3) sind gleichspannungsseitig über die

Hochspannungs-Gleichstromübertragungsstrecke 405 elektrisch miteinander verbunden. Mittels einer derartigen

Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage 400 kann

elektrische Energie über weite Entfernungen übertragen werden; die Hochspannungs-Gleichstromübertragungsstrecke 405 weist dann eine entsprechende Länge auf. Eine solche

Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage kann auch eine Multi-Terminal-Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage sein .

Bei dem modularen Multilevelstromrichter 3 oder dem weiteren modularen Multilevelstromrichter 3 kann beispielsweise der erste Gleichspannungsanschluss 16 oder der zweite

Gleichspannungsanschluss 17 geerdet sein (insbesondere bei einer Bipol-Konfiguration) . Diese Erdung kann unmittelbar erfolgen („harte Erdung") oder mittelbar beispielsweise über einen Ableiter oder eine Impedanz. Alternativ können der erste Gleichspannungsanschluss und der zweite

Gleichspannungsanschluss ungeerdet sein (insbesondere bei einer Symmetrischer-Monopol-Konfiguration) ; die Erdung erfolgt dann auf der Wechselspannungsseite des

Multilevelstromrichters . Ein Sternpunkt des

Wechselstromnetzes kann geerdet sein; insbesondere ein

Sternpunkt eines wechselspannungsseitigen Transformators oder ein zusätzlich geschaffener hochimpedanter Sternpunkt

(„künstlicher Sternpunkt") .

In Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Moduls 500 des modularen Multilevelstromrichters 3 dargestellt. Beim Modul 500 handelt es sich um ein „Modul ersten Typs". Bei dem Modul 500 kann es sich beispielsweise um eines der in Figur 1 dargestellten Module l_(n+l) ... l_m bis 5_(n+l) ... 5_m und/oder 6_(n+l) ... 6_m handeln. Das Modul 500 ist als ein Halbbrücken-Modul 500 ausgestaltet. Das Modul 500 weist ein erstes (abschaltbares) elektronisches Schaltelement 502 (erstes abschaltbares Halbleiterventil 502) mit einer ersten antiparallel geschalteten Diode 504 auf. Weiterhin weist das Modul 500 ein zweites (abschaltbares) elektronisches Schaltelement 506 (zweites abschaltbares

Halbleiterventil 506) mit einer zweiten antiparallel

geschalteten Diode 508 sowie einen elektrischen

Energiespeicher 510 in Form eines Kondensators 510 auf. Das erste elektronische Schaltelement 502 und das zweite

elektronische Schaltelement 506 sind jeweils als ein IGBT ( insulated-gate bipolar transistor) ausgestaltet. Das erste elektronische Schaltelement 502 ist elektrisch in Reihe geschaltet mit dem zweiten elektronischen Schaltelement 506. Am Verbindungspunkt zwischen den beiden elektronischen

Schaltelementen 502 und 506 ist ein erster Modulanschluss 512 angeordnet. An dem Anschluss des zweiten elektronischen

Schaltelements 506, welcher dem Verbindungspunkt

gegenüberliegt, ist ein zweiter Modulanschluss 515

angeordnet. Der zweite Modulanschluss 515 ist weiterhin mit einem ersten Anschluss des Energiespeichers 510 elektrisch verbunden; ein zweiter Anschluss des Energiespeichers 510 ist elektrisch verbunden mit dem Anschluss des ersten

elektronischen Schaltelements 502, der dem Verbindungspunkt gegenüberliegt .

Der Energiespeicher 510 ist also elektrisch parallel

geschaltet zu der Reihenschaltung aus dem ersten

elektronischen Schaltelement 502 und dem zweiten

elektronischen Schaltelement 506. Durch entsprechende

Ansteuerung des ersten elektronischen Schaltelements 502 und des zweiten elektronischen Schaltelements 506 durch eine Steuereinrichtung des Stromrichters kann erreicht werden, dass zwischen dem ersten Modulanschluss 512 und dem zweiten Modulanschluss 515 entweder die Spannung des Energiespeichers 510 ausgegeben wird oder keine Spannung ausgegeben wird (d.h. eine Nullspannung ausgegeben wird) . Das Modul ersten Typs 500 ist also imstande, zwischen dem ersten Modulanschluss 512 und dem zweiten Modulanschluss 515 entweder eine Spannung

ausschließlich einer Polarität oder die Spannung Null

(Nullspannung) auszugeben. Durch Zusammenwirken der Module der einzelnen Phasenmodulzweige kann so die jeweils

gewünschte Ausgangsspannung des Stromrichters erzeugt werden. Der Energiespeicher kann ein Kondensator sein (oder eine Zusammenschaltung aus mehreren Kondensatoren) ; die Spannung des Energiespeichers ist dann die Kondensatorspannung (oder die GesamtSpannung der Zusammenschaltung) .

Optional kann zwischen den ersten Modulanschluss 512 und den zweiten Modulanschluss 515 ein zusätzliches Halbleiterventil 520 geschaltet sein. Dieses zusätzliches Halbleiterventil 520 kann ein Überbrückungs-Schaltelement 520 sein. Auf eine

Ansteuerung hin überbrückt das Überbrückungs-Schaltelement 520 das Modul 500. Im Ausführungsbeispiel ist das

Überbrückungs-Schaltelement 520 als ein Thyristor 520

ausgestaltet, also als ein einschaltbares Überbrückungs- Schaltelement 520. Das Überbrückungs-Schaltelement 520 ist im Ausführungsbeispiel so geschaltet, dass es (im

eingeschalteten Zustand) einen Strom führen kann, der

gleichsinnig und parallel zu dem durch die Diode 508 (zweite antiparallel geschaltete Diode 508) fließendem Strom fließt. Dadurch wird im Falle des Auftretens einer zu begrenzenden negativen Spannung die Diode 508 entlastet. In diesem Fall ist also das Überbrückungs-Schaltelement 520 einzuschalten/zu schließen; im Ausführungsbeispiel wird also bei Auftreten einer zu begrenzenden negativen Spannung der Thyristor 520 eingeschaltet/gezündet . Im DC-Fehlerfall kann also die aktive Einschaltung/Zuschaltung des Überbrückungs-Schaltelements 520 vorteilhaft sein. Als Alternative zu dem Überbrückungs- Schaltelement 520 kann auch die zweite antiparallel

geschaltete Diode 508 entsprechend robust ausgeführt werden und/oder die zweite antiparallel geschaltete Diode 508 kann mittels einer oder mehrerer weiterer parallelgeschalteter Dioden (zum Beispiel Press-Pack Dioden) verstärkt werden. In diesem Fall ist das zusätzliche Halbleiterventil 520 also mindestens eine Diode. Das zusätzliche Halbleiterventil 520 kann aber auch anders ausgestaltet sein, beispielsweise als ein IGCT oder ein GTO. Das zusätzliche Halbleiterventil 520 ist gleichsinnig parallel geschaltet zu der zweiten

antiparallel geschaltete Diode 508 bzw. antiparallel

geschaltet zu dem zweiten elektronischen Schaltelement 506.

In Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Moduls 600 des modularen Multilevelstromrichters 3 dargestellt. Beim Modul 600 handelt es sich um ein „Modul zweiten Typs". Bei dem Modul 600 kann es sich beispielsweise um eines der in Figur 1 dargestellten Module 1_1 ... l_n, 2_1 ... 2_n bis 6_1 ... 6_n handeln.

Neben den bereits aus Figur 5 bekannten ersten elektronischen Schaltelement 502, zweiten elektronischen Schaltelement 506, erster Freilaufdiode 504, zweiter Freilaufdiode 508 und

Energiespeicher 510 weist das in Figur 6 dargestellte Modul 600 ein drittes elektronisches Schaltelement 602 mit einer antiparallel geschalteten dritten Freilaufiode 604 sowie ein viertes elektronisches Schaltelement 606 mit einer vierten antiparallel geschalteten Freilaufdiode 608 auf. Das dritte elektronische Schaltelement 602 und das vierte elektronische Schaltelement 606 sind jeweils als ein IGBT ausgestaltet. Im Unterschied zur Schaltung der Figur 5 ist der zweite

Modulanschluss 615 nicht mit dem zweiten elektronischen

Schaltelement 506 elektrisch verbunden, sondern mit einem Mittelpunkt (Verbindungspunkt) einer elektrischen

Reihenschaltung aus dem dritten elektronischen Schaltelement 602 und dem vierten elektronischen Schaltelement 606.

Das Modul der Figur 6 ist ein sogenanntes Vollbrücken-Modul 600. Dieses Vollbrücken-Modul 600 zeichnet sich dadurch aus, dass bei entsprechender Ansteuerung der vier elektronischen Schaltelemente zwischen dem ersten Modulanschluss 512 und dem zweiten Modulanschluss 615 wahlweise entweder die positive Spannung des Energiespeichers 510, die negative Spannung des Energiespeichers 510 oder eine Spannung des Wertes Null (Nullspannung) ausgegeben werden kann. Somit kann also mittels des Moduls zweiten Typs 600 die Polarität der

Ausgangsspannung umgekehrt werden. Das Modul zweiten Typs 600 ist also imstande, zwischen dessen ersten elektrischen

Modulanschluss 512 und dessen zweiten elektrischen

Modulanschluss 615 eine Spannung einer Polarität, eine

Spannung entgegengesetzter Polarität oder die Spannung Null auszugeben .

In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer

Anordnung 700 dargestellt. Diese Anordnung 700 unterscheidet sich von der Anordnung 1 der Figur 1 lediglich dadurch, dass die Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 eine erste

Reihenschaltung 704 aus den Halbleiterventilen 65_1, 65_2, ...

65_p und dem elektrischen Widerstand 68 und eine zweite

Reihenschaltung 708 aus Halbleiterventilen 764_1, 764_2, ... 764_p und einem elektrischen Widerstand 768 aufweist. Ein erster Anschluss der ersten Reihenschaltung 704 ist mit dem zweiten Verbindungspunkt 62 verbunden. Ein zweiter Anschluss der ersten Reihenschaltung 704 ist mit einem ersten Anschluss der zweiten Reihenschaltung 708 verbunden. Ein zweiter

Anschluss der zweiten Reihenschaltung 708 ist mit dem ersten Verbindungspunkt 59 verbunden. Die Verbindungsstelle/der Verbindungspunkt 712 (Mitten-Verbindungspunkt 712) zwischen der ersten Reihenschaltung 704 und der zweiten

Reihenschaltung 708 ist geerdet. Diese Anordnung 700 ist insbesondere bei einer Symmetrischer-Monopol-Konfiguration einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage mit

Vorteil einsetzbar.

In den Figuren ist die Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 beispielhaft an dem dritten Phasenmodul 31 angeordnet. In anderen Ausführungsbeispielen kann die

Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 aber auch an einem anderen Phasenmodul angeordnet sein. In wieder einem anderen

Ausführungsbeispiel kann die Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 auch wahlweise (umschaltbar) mit verschiedenen

Phasenmodulen verbindbar sein. Es kann aber auch einem, mehreren oder allen Phasenmodulen jeweils eine eigene

Spannungsbegrenzungseinrichtung (fest) zugeordnet sein.

Die beschriebene Anordnung und das beschriebene Verfahren weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Polaritätsabhängig kann die über den Modulen zweiten Typs eines Phasenmoduls

auftretende Spannung (also die zwischen dem ersten

Verbindungspunkt 59 und dem zweiten Verbindungspunkt 62 auftretende Spannung) begrenzt bzw. gedämpft werden. Dadurch wird auch die zwischen dem ersten Gleichspannungsanschluss 16 und dem zweiten Gleichspannungsanschluss 17 auftretende

Spannung polaritätsabhängig begrenzt bzw. gedämpft.

Dadurch wird vermieden, dass der Multilevelstromrichter mit zusätzlichen Modulen ausgestattet werden muss, um die

negative Spannung aufzunehmen. Dadurch können Kostenvorteile beim Multilevelstromrichter realisiert werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Multilevelstromrichtern, welche Module aufweisen, die nur eine Spannung einer Polarität bereitstellen können (zum Beispiel Halbbrückenmodule) und auch Module, welche Spannungen beider Polaritäten

bereitstellen können (beispielsweise Vollbrückenmodule) . Bei derartigen Stromrichtern kann insbesondere die Anzahl von Vollbrückenmodulen klein gehalten werden, was zu

Kostenvorteilen führt. Derartige Vollbrückenmodule wären nämlich notwendig, um die im Fehlerfall auftretenden

negativen Spannungen bereitzustellen. Mit anderen Worten gesagt, wird durch die Spannungsbegrenzungseinrichtung vorteilhafterweise der Stromrichter von der

Gleichstromübertragungsstrecke entkoppelt .

Bei der beschriebenen Anordnung ist parallel zu den Modulen zweiten Typs (und damit mittelbar zwischen die

Gleichspannungsanschlüsse des Multilevelstromrichters ) die Polaritätsabhängige Spannungsbegrenzungseinrichtung

geschaltet, welche eine polaritätsabhängige

Spannungsbegrenzung durchführt. Dadurch wird der Maximalwert der (unerwünschten) negativen Spannung begrenzt, wodurch der Multilevelstromrichter geschützt wird. Eine

Überdimensionierung des Multilevelstromrichters (durch zusätzliche Module) wird vorteilhafterweise vermieden. Eine derartige polaritätsabhängige Spannungsbegrenzungseinrichtung kann insbesondere als eine Reihenschaltung aus

Halbleiterventilen und einem elektrischen Widerstand

(insbesondere einem Überspannungsableiter) realisiert werden. Optional kann der Überspannungsableiter jedoch auch

weggelassen werden, so dass ausschließlich eine

Reihenschaltung von Halbleiterventilen zum Einsatz kommt. Die Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 kann auch als eine

spannungsasymmetrische Spannungsbegrenzungseinrichtung oder als ein spannungsasymmetrischer Ableiter bezeichnet werden, insbesondere geeignet für Hochspannungsgleichstrom

übertragungen mit gemischten Gleichstromübertragungsstrecken. Bei derartigen gemischten Gleichstromübertragungsstrecken können beispielsweise durch Reflektionen zwischen den

verschiedenen Leiterarten (insbesondere durch Reflektionen zwischen einer Freileitung und einem Kabel) unerwünschte hohe negative Spannungen entstehen. Gerade bei einem Kabel kann die polaritätsabhängige Spannungsbegrenzungseinrichtung mit Vorteil eingesetzt werden, da Kabel empfindlich gegenüber einer plötzlichen Spannungsumkehrung sind.

Die Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 könnte auch

unmittelbar zwischen den ersten Gleichspannungsanschluss 16 und den zweiten Gleichspannungsanschluss 17 geschaltet sein. Die Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 könnte also

unmittelbar/direkt zwischen die gleichspannungsseitigen

Stromrichteranschlüsse geschaltet sein. Eine derartige

Anordnung ist in der internationalen Patentanmeldung mit dem Anmeldeaktenzeichen PCT/EP2019/051251 beschrieben. Allerdings bestimmt in diesem Fall die an dem Stromrichter auftretende Gleichspannung (also die nominelle Spannung der

Gleichstromstrecke) die Spannungsbelastung der

Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 und damit die Anzahl der in Reihe zu schaltenden Halbleiterventile der

Spannungsbegrenzungseinrichtung 50. Es können dabei durchaus mehrere Hundert Halbleiterventile notwendig sein, um die notwendige Spannungsfestigkeit zu erreichen.

Demgegenüber hat die hier beschriebene Lösung den Vorteil, dass bei der Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 weniger in Reihe zu schaltenden Halbleiterventile notwendig sind. Der Grund dafür ist, dass die in den Modulen ersten Typs

vorhandene zweite antiparallel geschaltete Diode 508 (bzw. das Überbrückungs-Schaltelement 520 oder die zu der zweiten antiparallel geschalteten Diode 508 parallelgeschalteten Dioden (Entlastungsdioden) ) jeweils einen Teil der Spannung aufnehmen kann. Es kann also ein Teil der Bauelemente der Module ersten Typs mehrfach verwendet werden: erstens für die übliche Nutzung in dem Modul ersten Typs und zweitens zur spannungsmäßigen Entlastung der Spannungsbegrenzungs

einrichtung 50. Diese Bauelemente der Module ersten Typs können also einen Teil der Funktionalität der

Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 realisieren (insbesondere Blockierspannung bereitstellen) .

Die Anzahl der in Reihe zu schaltender Halbleiterventile der Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 kann daher in der Praxis insbesondere um ca. 15% reduziert werden, unter speziellen Randbedingungen sogar um einen noch höheren Anteil. In

Abhängigkeit vom Modulationsgrad des Stromrichters und von dem Verhältnis der Anzahl der Module ersten Typs zu den

Modulen zweiten Typs kann die Gleichspannungsbelastung der Halbleiterventile der Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 auf Werte von beispielsweise zwischen 32% und 55% reduziert werden, was eine noch stärkere Reduzierung der Anzahl der in Reihe zu schaltender Halbleiterventile der

Spannungsbegrenzungseinrichtung 50 ermöglicht. (Der

Modulationsgrad beschreibt bei dem Stromrichter das

Verhältnis zwischen der Größe der Wechselspannung

(insbesondere der Amplitude üac der Wechselspannung) und der Größe der Gleichspannung Udc. Beispielsweise kann für den Modulationsgrad M gelten M = 2üac/Udc.) Dadurch ergeben sich deutliche Kostenvorteile. Durch die geringere Anzahl an notwendigen Halbleiterventilen eröffnet sich die Möglichkeit für weitere Optimierungen. Insbesondere kann der Stromrichter optimal im Hinblick auf die

Gesamtkosten ausgelegt werden; die Wirtschaftlichkeit des Stromrichters kann deutlich verbessert werden.

Es wurde eine Anordnung und ein Verfahren beschrieben, mit denen bei einem Multilevelstromrichter eine

polaritätsabhängige Spannungsbegrenzung durchgeführt werden kann .